CN109225987B - 一种复合绝缘子智能清污装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合绝缘子智能清污装置，包括承载驱动装置、升降装置和清扫装置，升降装置安装在承载驱动装置上，清扫装置转动安装在升降装置的顶部，所述的清扫装置包括弧形主框架、以及设置在弧形主框架的伸缩夹具、清污自洁机构、喷水喷气嘴、高清摄像头、红外发射器和红外接收器。本发明实现了复合绝缘子外表面的带电自动高效清污功能以及复合绝缘子清污效果的自动对比分析功能，能够有效提高复合绝缘子外表面清污作业的安全性和效率，从而减少设备停电时间，提高设备的能量可用率，进而降低现场作业安全和作业质量管控的工作量，提高人机功效，从而创造出更多的经济效益。

Description

一种复合绝缘子智能清污装置

技术领域

本发明涉及电力维护技术领域，具体涉及一种复合绝缘子智能清污装置。

背景技术

复合绝缘材料在电力系统中的应用非常广泛，例如：复合绝缘子支柱、复合绝缘子串、复合绝缘穿墙套管、复合绝缘耦合电容器、复合绝缘刀闸、复合绝缘均压电容器、变压器复合绝缘套管等在各类变电站(换流站)随处可见。由于复合绝缘材料具备重量轻、机械性能优越、抗污闪性能好、耐电蚀性优异、结构稳定性好、抗老化性能好等独特优势，随着技术发展和市场价格的逐步降低，正逐步成为电力系统外绝缘材料的重要组成部分。

所有复合绝缘子表面都存在自然积污的问题，不同的自然环境、不同的电场作用导致积污成分不尽相同，但绝缘子表面的积污结果都会导致其绝缘性能不同程度地降低，严重时甚至会发生污闪，造成设备损伤，严重影响电力系统的安全稳定运行。

为防止绝缘子表面积污影响电力系统的安全稳定运行，国内外均建立了严格的污秽度评估体系和相应标准，定期开展盐密灰密测试，并结合测试结果制订了差异化清污的运维策略。结合清污运维要求，当前国内外主要开展了提高绝缘材料自洁性能、带电水冲洗技术的专项研究和部分低压绝缘子清扫工具的研制工作。由于复合绝缘子表面的污秽粘度较大，常规带电水冲洗和绝缘子清扫工具无法有效去除其表面污秽，因此大多复合绝缘子的清污工作仍然采用“设备停电”加“人工清扫”的方式开展。每年均需耗费大量的人力财力物力，且严重影响输变电设备的能量可用率和电网系统的可靠性指标。清污过程也会因作业人员的不确定因素而发生人身伤亡、设备损伤等事故，给现场安全生产管理工作带来极大的压力和挑战。

因此，现有技术还有待改进。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明提供一种复合绝缘子智能清污装置，能够实现复合绝缘子的带电清污功能，在确保绝缘设备安全稳定运行的前提下，降低人工运维成本，提高电网系统的可靠性。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种复合绝缘子智能清污装置，包括承载驱动装置、升降装置和清扫装置，升降装置安装在承载驱动装置上，清扫装置转动安装在升降装置的顶部，所述的清扫装置包括相对设置的两个弧形主框架、第一伸缩杆和第二伸缩杆，两个弧形主框架的上部均设有伸缩夹具及驱动伸缩夹具伸缩的夹具电机，下部均设有清污自洁机构，一个弧形主框架的顶部设有喷水喷气嘴和红外发射器，另一个弧形主框架的顶部设有高清摄像头和红外接收器，两个弧形主框架的一端分别与第一升缩杆的两端连接，一个弧形主框架的另一端与第二升缩杆的一端铰接，并通过设置在该端部的开合电机驱动第二升缩杆转动，另一个弧形主框架的另一端则通过一电磁锁与第二伸缩杆的另一端连接，清污自洁机构包括挤压支撑杆、挤压盘、污水收集盘、清扫刷和污水收集桶，挤压支撑杆安装在弧形主框架上，挤压盘和污水收集盘均为半圆形，挤压盘固定在挤压支撑杆的两端，污水收集盘固定在弧形主框架上，并与上方的挤压盘正对，清扫刷为圆盘形，同轴安装在污水收集盘上，弧形主框架上还设有驱动挤压支撑杆上下运动的挤压电机，污水收集盘底部还设有驱动清扫刷旋转的清扫电机，污水收集桶位于污水收集盘底部，并与污水收集盘相通。

作为本发明的一种改进，所述弧形主框架的底部设有弧形导轨，所述的升降装置的顶部设有与弧形导轨滑动配合的弧形导轨座、以及驱动弧形导轨沿弧形导轨座转动的旋转装置，该旋转装置包括设置在弧形主框架外侧的弧形齿条、与弧形齿条啮合的齿轮、以及设置在升降装置顶部用于驱动齿轮转动的旋转电机。

作为本发明的一种改进，所述的承载驱动装置为无线遥控底盘车，可携带清扫所用的水、清洗液、电池等用品。

作为本发明的一种改进，所述的升降装置为可伸缩绝缘升降梯，用于带动清扫装置上升下降运动。

作为本发明的一种改进，所述的清扫刷为海绵材质的清扫刷。海绵材质的清扫刷具备蓄水能力强和高吸附性的特点，可实现复合绝缘子的无损、高效清洁。

作为本发明的一种改进，还包括用于遥控操作智能清污装置的手持式人机接口。手持式人机接口采用无线通讯模式，实时实地控制清污装置的启动/停止、自动/手动切换。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

1、采用海绵材质清扫刷，实现绝缘子的无损、高效清洁。海绵材质清扫刷具备蓄水能力强和高吸附性的特点，其吸附的清洁液可以在清洁前充分浸润绝缘子表面污秽，清扫过程中可以利用清扫刷的高吸附性特点将污渍吸附于清扫刷上，实现绝缘子的无损、高效清洁。

2、采用清污自洁机构，实现清扫刷自动清洁和污渍自动回收功能。清污自洁机构在完成每层绝缘子的清扫后，对清扫刷进行清洁，对污渍混液进行回收，通过及时清洁清扫刷，恢复清扫刷的强吸附功效，实现连续作业，持续清污，通过回收污渍混液，防止污渍影响绝缘子的绝缘性能。

3、采用高清摄像头，实现清污效果的自动分析对比以及夹具部位的自动鉴别。高清摄像头摄取清污后的绝缘子图像传送至控制系统，与数据库信息进行实时比对分析，未达到清污效果时继续驱动清扫装置进行清污，达到效果后驱动清扫装置进行下一层清污作业。同时，高清摄像头还可摄取伸缩夹具所处绝缘子部位的图像，实现伸缩夹具的准确定位，防止伸缩夹具夹紧时损伤绝缘子伞裙。

4、采用红外发射器和红外接收器组成红外对射系统，实现作业边界自动识别功能。红外对射能够自动判断是否达到了绝缘子的法兰部位，自动暂停清污作业并等待下一步指令，依据指令确定继续下一节绝缘子清扫或返回初始位置。

5、采用手持式人机接口，现场遥控操作，实现人工干预功能。人机接口采用无线通讯模式，可实时实地控制清污作业的启动/停止、自动/手动切换。

本发明的智能清污装置实现了复合绝缘子外表面的带电自动高效清污功能以及复合绝缘子清污效果的自动对比分析功能，能够有效提高复合绝缘子外表面清污作业的安全性和效率，从而减少设备停电时间，提高设备的能量可用率，进而降低现场作业安全和作业质量管控的工作量，提高人机功效，从而创造出更多的经济效益。

附图说明

图1是本发明清扫装置的结构示意图；

图2是本发明清扫装置的打开状态示意图；

图3是本发明清扫装置的闭合初始状态示意图；

图4是本发明清扫装置的闭合到位状态示意图；

图5是本发明清污自洁机构的结构示意图，其中省掉了清扫刷；

图6是本发明清扫刷的结构示意图；

图7是本发明清扫装置与升降装置连接示意图；

图8是本发明高清摄像头的结构示意图；

图9是本发明红外对射系统工作示意图；

图10是本发明手持式人机接口示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的复合绝缘子智能清污装置，包括承载驱动装置、升降装置、清扫装置和控制系统，承载驱动装置为无线遥控底盘车或其他运输车辆，可携带清扫所用的水、清洗液、电池等用品；升降降装置固定在承载驱动装置上，采用可伸缩绝缘升降梯或者剪叉式升降机等常用升降机构均可，用来驱动清扫装置的上升下降；清扫装置转动安装在升降装置顶部，主要完成对复合绝缘子的清污作用，是本申请的发明点所在；控制系统为常用的PLC控制器，能控制各装置按设定程序运行，其为现有技术，在此不再赘述。

如图1至图4所示，清扫装置包括两个相对设置的弧形主框架1、用来连接两个弧形主框架1的第一伸缩杆2和第二伸缩杆3。在图1中，两个弧形主框架1的右端分别与第一升缩杆2的两端连接，前面的弧形主框架1的左端与第二升缩杆3的前端铰接，后面的弧形主框架1的左端则通过电磁锁与第二伸缩杆3的后端连接，前面的弧形主框架1的左端底部设有开合电机，其用于驱动第二升缩杆3转动。第一伸缩杆2和第二伸缩杆3均配置有驱动其伸缩的伸缩机构，正常状态时，电磁锁处于锁死状态，当清扫装置需套入复和绝缘子时，第一伸缩杆2和第二伸缩杆3伸长，向两边撑开弧形主框架1，然后打开电磁锁，启动开合电机，使第二伸缩杆3旋转至外侧，如图2所示，此时就可以将清扫装置轻松套入到复合绝缘子当中；当清扫装置套入复合绝缘子后，启动开合电机使第二伸缩杆3复位后，再通过电磁锁锁死，如图3所示，最后将第一伸缩杆2和第二伸缩杆3缩回至原状，完成清扫装置的套入，清扫装置可以进行清扫，如图4所示。

如图1所示，两个弧形主框架1的上部均设有伸缩夹具4及驱动伸缩夹具伸缩的夹具电机，两个伸缩夹具4在夹具电机的带动下相向运动，以夹住复合绝缘子，防止清扫过程中产生震动发生意外，伸缩夹具4的具体形状可以根据复合绝缘子的表面形状确定，本实施例中，伸缩夹具4具有一个弧形的贴合部以及设置在贴合部两侧的伸缩支架，贴合部采用橡胶等弹性材质，避免划伤复合绝缘子表面。

如图1和图5所示，两个弧形主框架1的下部均设有清污自洁机构，请参照图5，清污自洁机构包括挤压支撑杆5、挤压盘6、污水收集盘7、清扫刷8和污水收集桶9，挤压支撑杆5安装在弧形主框架1上，挤压盘6和污水收集盘7均为半圆形，挤压盘6固定在挤压支撑杆5的两端，污水收集盘7固定在弧形主框架1上，并与上方的挤压盘6正对，清扫刷8为圆盘形，同轴安装在污水收集盘7上，弧形主框架1上还设有驱动挤压支撑杆5上下运动的挤压电机，污水收集盘7底部还设有驱动清扫刷8旋转的清扫电机，污水收集桶9位于污水收集盘7底部，并与污水收集盘7相通。一套清污自洁机构可清洁两个清扫刷，工作时，挤压电机通过挤压支撑杆5带动挤压盘6向下运动，实现对清扫刷8的挤压，使挤出的污水流向污水收集盘7，经污水收集盘7流入污水收集桶9。当挤压完一半清扫刷8后可转动清扫刷8对另一半清扫刷8进行挤压，从而实现清扫刷8自动清洁和污渍自动回收功能。

如图6所示，清扫刷8采用海绵材质，海绵材质的清扫刷8具备蓄水能力强和高吸附性的特点，其吸附的清洁液可以在清洁前充分浸润绝缘子表面污秽，清扫过程中可以利用清扫刷8的高吸附性特点将污渍吸附于清扫刷8上，实现复合绝缘子的无损、高效清洁。如图1所示，本实施例中共设置4个清扫刷8，清扫时清扫刷8在清扫电机的带动下，围绕复合绝缘子高速旋转，可实现无损、高效清洁，其余三个清扫刷运动过程一样。

如图7所示，弧形主框架1的底部设有弧形导轨10，升降装置的顶部设有与弧形导轨10滑动配合的弧形导轨座11，为了推动清扫装置沿弧形导轨座11转动，本实施例在弧形主框架1外侧设有弧形齿条，在升降装置的顶部设置与弧形齿条啮合的齿轮以及用于驱动齿轮转动的旋转电机，这样可带动清扫装置最大60°旋转，从而使得4个清扫刷8能够全周清洁复合绝缘子，实现无死角清洗。

如图1所示，前面的弧形主框架1的顶部设有喷水喷气嘴12和红外发射器13，后面的弧形主框架1的顶部设有高清摄像头14和红外接收器15。喷水嘴用于把带有清洗液的水喷洒到绝缘子上，喷气嘴用于清扫完成后对绝缘子进行吹干，防止扬尘等二次污染。高清摄像头14的样式如图8所示，其摄取清污后的绝缘子图像传送至控制系统，控制系统具有图像自动对比分析功能，将摄取的实时图像与数据库存储的标准图像进行实时比对分析，未达到清污效果时继续驱动清扫装置进行清污，达到效果后通过升降装置带动清扫装置进行下一层清污作业。同时，高清摄像头14还可摄取伸缩夹具4所处绝缘子部位的图像，实现伸缩夹具4的准确定位，防止伸缩夹具4夹紧绝缘子时损伤绝缘子伞裙。红外发射器13和红外接收器15组成红外对射系统，如图9所示，由于连接绝缘子的法兰底部凸台比绝缘子伞裙直径小，当绝缘子清扫最后一层时，红外对射系统无遮挡，实现对绝缘子法兰部位的识别功能。当判断达到了绝缘子的法兰部位，自动暂停清污作业并等待下一步指令，依据指令确定继续下一节绝缘子清扫或返回初始位置。

为了更好的控制本发明的智能清污装置，控制系统配置了手持式人机接口，采用无线通讯模式，可在现场进行遥控操作，实现人工干预功能。手持式人机接口具体结构如图10所示，包括液晶显示屏16、方向键17、手动/自动切换键18、以及功能按键区19。其中，液晶显示屏16可接收高清摄像头14传回的实时画面，并显示判定结果。方向键17包括可手动控制升降装置升降的上/下方向键、以及可手动控制清扫装置顺时针和逆时针旋转的左/右方向键。手动/自动切换键18用于清洁模式的切换，当切换到手动模式时，方向键17及功能按键区19可用，实现手动控制智能清污装置的清扫工作；当切换到自动模式时，智能清污装置可自动进行清扫工作。功能按键区19至少设有8个按键，包括清扫刷旋转、清扫刷自洁、喷水控制、喷气控制、清扫装置打开、清扫装置闭合、伸缩夹具控制以及紧急制动等，具体可以根据智能清污装置的控制要素进行设定，只要能实现现场操控即可。

本发明的智能清污装置实现了复合绝缘子外表面的带电自动高效清污功能以及复合绝缘子清污效果的自动对比分析功能，能够有效提高复合绝缘子外表面清污作业的安全性和效率，从而减少设备停电时间，提高设备的能量可用率，进而降低现场作业安全和作业质量管控的工作量，提高人机功效，从而创造出更多的经济效益。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种复合绝缘子智能清污装置，包括承载驱动装置、升降装置和清扫装置，升降装置安装在承载驱动装置上，清扫装置转动安装在升降装置的顶部，其特征在于：所述的清扫装置包括相对设置的两个弧形主框架、第一伸缩杆和第二伸缩杆，两个弧形主框架的上部均设有伸缩夹具及驱动伸缩夹具伸缩的夹具电机，下部均设有清污自洁机构，一个弧形主框架的顶部设有喷水喷气嘴和红外发射器，另一个弧形主框架的顶部设有高清摄像头和红外接收器，两个弧形主框架的一端分别与第一伸缩杆的两端连接，一个弧形主框架的另一端与第二伸缩杆的一端铰接，并通过设置在该弧形主框架的另一端的开合电机驱动第二伸缩杆转动，另一个弧形主框架的另一端则通过一电磁锁与第二伸缩杆的另一端连接，清污自洁机构包括挤压支撑杆、挤压盘、污水收集盘、清扫刷和污水收集桶，挤压支撑杆安装在弧形主框架上，挤压盘和污水收集盘均为半圆形，挤压盘固定在挤压支撑杆的两端，污水收集盘固定在弧形主框架上，并与上方的挤压盘正对，清扫刷为圆盘形，同轴安装在污水收集盘上，弧形主框架上还设有驱动挤压支撑杆上下运动的挤压电机，污水收集盘底部还设有驱动清扫刷旋转的清扫电机，污水收集桶位于污水收集盘底部，并与污水收集盘相通；所述的承载驱动装置为无线遥控底盘车；所述的升降装置为可伸缩绝缘升降梯。

2.根据权利要求1所述的复合绝缘子智能清污装置，其特征在于：所述弧形主框架的底部设有弧形导轨，所述的升降装置的顶部设有与弧形导轨滑动配合的弧形导轨座、以及驱动弧形导轨沿弧形导轨座转动的旋转装置，该旋转装置包括设置在弧形主框架外侧的弧形齿条、与弧形齿条啮合的齿轮、以及设置在升降装置顶部用于驱动齿轮转动的旋转电机。

3.根据权利要求1所述的复合绝缘子智能清污装置，其特征在于：所述的清扫刷为海绵材质的清扫刷。

4.根据权利要求1-2任一所述的复合绝缘子智能清污装置，其特征在于：还包括用于遥控操作智能清污装置的手持式人机接口。